DSP56F80x在电源线调制解调器中的应用

通过电源线实现数据通信可避免在已经装修好的建筑中重新架设线路，从而大幅度地节约时间和经费，具有很大的应用潜力。电源线调制解调器即是这种通过电源线或主干线来传输或接收数据的设备。目前，这种设备越来越多地被应用于家用电器之间的通信，也是智能厨房不可缺少的组成部分。实现这种通信功能，家用电器设备需要一种双工方式的电源线调制解调器，能够以10Kbit/s的速率传送和接收数据。

图1所示为一个电源线调制解调器原理框图,输入信号被耦合到调制解调器接收部分，并进行数据解码，并通过一个接口传递给应用程序。该应用软件将数据信号返回到调制解调器，并在那里编码调制，然后，发射器产生一个放大信号, 耦合进入电源线。

以往实现这种功能时，电源线调制解调器既需要一微控制器进行一般控制，又需要专门ASIC电路对信号进行调制/解调和发送/接收。例如，用Powernet EIB在欧洲安装总线(European Installation Bus）中进行电源线通信时， 所使用的是源自ES2的 MC68HC05 和ASIC，数据速度为1200bit/s。但是现在，电源线调制解调器中无论是微型控制器还是ASIC都可被数据信号处理器(DSP)所代替。

电源线通信方面所需考虑的因素有：

信号易于在电源线耦合输入、输出；

通过电源线高效传输，通信和电源信号频率间的持续分离；

抗干扰噪音；

电磁干扰(EMI)和电磁兼容性 (EMC) 。

遗憾的是，美洲、欧洲和亚洲等不同地区的电源线通信规则存在很大差别，到目前为止这些地区还没有一个共同的标准可循。例如，欧洲电源线通信的频带为3～148.5kHz。95～148.5kHz的频率范围对125～140kHz的家用互连应用的调制频带开放，即载波感应多重存取(CMSA）。

用于电源线通信的调制频带必须在最大程度抗干扰噪音信号的同时，满足所需的数据传输速率要求。在任何电源线中，噪音干扰源都具有其独立的特性：主频多样化，例如50Hz,100Hz,150Hz等频率；频闪或开关都能产生瞬时高压；PFCs、马达和倒相器等能够产生高频噪音。

每个调制带都具有优势和不足，通常采用的调制配置包括二相相移键控(BPSK），频移键控（FSK），和一些扩展频谱技术。

在所有的应用中，调制配置应该支持终端设置组网和独立接入，物理接口应提供从输送端到电源线以及从电源线到接收端的信号耦合。

高通耦合变压器是一个可靠的解决办法，它可以为电源线提供必要的电流隔离。在单相操作中，这个耦合变压器应并联在220V供电线中的相线和零线之间，而在三相电压中则应并联在任意两相线之间。串联耦合变压器是不可取的，因为这样会在变压器中产生大电流，导致变压器铁芯磁饱和。图2为常用耦合器基本示意图。

电阻R，电容C以及变压器变比率取决于具体数据速率、信号功率和频率。在95～148.5kHz的频率范围内,耦合信号电压能够达到116dBmV，相当于631mV。

摩托罗拉公司的DSP56F80x为电源线调制解调器提供了出色的解决方案。DSP56F80x小的形状因数、内置时钟发生器和微控制功能使这种器件非常适合于诸如电灯、阀门和开关等独立小型应用。12位的ADC有足够的信息信号探测分辨率，15位PWM能够进行清晰的信号传送 。 片上闪存和强大的计算能力可对由集成SCI传送到应用程序的数据进行编码和解码，而且把信号传送到耦合变压器只需很小的功耗。

如图3所示，通过使用DSP56F80x，可将电源线调制解调器添加于具体应用。这种电源线调制解调器的算法和电机驱动之间的优化组合和交互作用，可以避免电机功率对电源线通信的影响。

通过特殊的参考设计可以展示将DSP56F80x加入到电源线调制解调器所带来的优越性。在参考设计成功证实功能可行性后，电源线通信软件可和嵌入式SDK集成在一起。

摩托罗拉公司的DSP除了具有上述应用外，也适合于智能家用电器如声控家电，数字电话应答、数字相机、电动锄草机等设备，此外还可应用于家庭安全、燃料管理、引擎管理、伺服驱动、声音识别、电信测试、IP电话、因特网和自动控制等领域。■（林）